Программная система для e-обучения и контроля знаний при помощи закрытых тестов
И.С. Нонинска
Технический Университет, София, Болгария
Введение
Системы e-обучения становятся неотъемлемой частью образования в университетах. Им приходиться решать множество проблем, как например: выбор организационной модели системы; техническое и программное обеспечение; изготовление перечня учебных программ для основных специальностей; организация и контроль доступа пользователей – студентов и университетских преподавателей и т.д. Особое значение также принимает контроль и оценка знаний при помощи тестовых систем (Barbara, 1997; URL 1; URL 2). Существуют несколько видов тестов, которых можно реализовать в среде Интернет. Первая группа состоит из открытых вопросов, которые позволяют обучающим отвечать свободно. Открытые тесты дают дополнительную возможность включить разные схемы, описать структуры и сделать выводы. Вторая группа использует закрытые вопросы и соответствующие закрытые тесты. Они обеспечивают несколько ответов для каждого вопроса, и в общем случае только один из них является правильным. Тесты, которые не содержат вопросов, а дают только некоторые суждения (тезы) и предусматривают один из двух противоположных ответов (верно/неверно), называются альтернативными. Четвертая группа включает тесты с вопросами, для каждого из которых возможные ответы очень близкие по содержанию, но только один из них является наиболее правильным. Такие тесты называют тесты с множественным выбором. Последняя группа тестов осуществляет контроль знаний, используя вопросы, для которых можно создать перечень всех возможных ответов, имея ввиду некоторую последовательность (логическая, хронологическая и т.д.). Такие тесты называют списочными тестами [Sherry, 1996; URL 3].
В настоящей статье представлена программная система, которая выполняет дополнительное обучение студентов компьютерных специальностей в Интернет и контроль знаний обучаемых при помощи тестов, в основном, закрытых тестов. Основной функциональный принцип работы предусматривает идентификацию пользователей и динамический вероятностный выбор из разных комбинаций тестов в зависимости от их сложности. Результаты используют для предварительной оценки обучаемого и показывают, какие дополнительные темы ему нужно подготовить, чтобы успешно сдать экзамен. Предусматриваются также промежуточные (до 3) проверки знаний и только один итоговый экзамен, при помощи которого система определяет результат обучения, после чего студенту добавляется соответствующее число кредитов.
Проектирование и реализация обучающих программ
Для системы разработаны несколько основных модулей, при помощи которых организована гиперсреда, где выполняются процессы обучения и контроля знаний. Преподаватели используют для обучения и проведения экзаменов следующие группы материалов:
учебник, содержащий полный учебный курс и подготовленный в соответствии с национальными и международными рекомендациями;
лекционные материалы, содержащие самые новые теоретические и практические достижения в данной предметной области;
справочник, который извлекает самое главное из учебных и лекционных материалов и дает короткое объяснение. Можно сказать, что если справочник организован как надо, он выполняет в системе роль энциклопедии;
лабораторный практикум, предоставляющий примеры алгоритмов, модели и все необходимые учебные задания для самостоятельной работы;
закрытые тесты, которые в основном предназначены для самопроверки знаний, но также позволяют преподавателям сделать выводы о результатах обучения.
Проектирование системы было разделено на несколько этапов. На каждом этапе использовались соответствующие компьютерные технологии и средства. Результат выполнения определенного этапа служил основой для реализации следующего. Каждая гиперсреда создавалась, используя подход к проектированию, который состоит из шести этапов, а именно:
Определение типа обучающей программы, формулирование цели и задач программы, и необходимых средств для ее реализации.
Выбор материалов, подлежащих включению в программу. Обычно используют разнотипную информацию – текстовую, визуальную и речевую. Поэтому необходимо подготовить соответствующие тексты, компьютерные файлы, иллюстрации, графики, мультимедийные фрагменты (звук, видео, анимация).
Создание подробно описанного сценария для разработки модуля. Особое внимание обращается на возможность гибкого общения с пользователями. На этом этапе организуется логика программы и выдвигаются основные идеи для обеспечения эффективности реализации. Здесь возможно использование не только обычных средства, но и специализированного языка для моделирования – UML (Unified Modeling language).
Автоматизированная обработка материалов и включение их в обучающую программу. На этом этапе создают и редактируют файлы – текстовые, графические, видео, аудио и HTML-файлы. Здесь широкие возможности дает сама операционная система, например: в MS Windows можно использовать Notepad, Sound Recorder and MS Paint; для компьютерной графики и анимации – Autodesk, Adobe PhotoShop; для Web-редактирования FrontPage.
Разработка и отладка программы. После анализа результатов, возможно внесения некоторых изменений, которые дополняют процессы, связанные с выбором материалов и с подготовкой сценария.
Подготовка методических материалов, необходимых для разных категорий пользователей, прежде всего преподавателей и обучаемых.
Информационное содержание системы предназначено для студентов, которые изучают криптографию. Все обучающие модули состоят из лекционных материалов, относящихся к обеспечению целостности данных, конфиденциальности информации и аутентификации источника данных. Включены также примеры программ для реализации основных алгоритмов, указания и решения тестовых задач. В качестве среды подготовки содержания применяется пакет MathType / Microsoft Office, а рабочий сервер реализован при помощи Apache Tomcat 4.0. Все обучающие модули по криптографии представлены в системе как HTML-файлы, а база данных структурирована под управлением СУБД MySQL. Важное место занимает тестовая подсистема, которая применяет закрытые тесты для контроля знаний и дает возможность использовать, если необходимо, и мультимедиа – аудио и видео файлы. Для этого необходимы браузер Internet Explorer v.4 или выше и Microsoft Media Player v.6 или выше.
На рисунке показана функциональная блок-схема подсистемы тестирования.
Рис. Функциональная схема подсистемы тестирования.
Предусмотрены три основные режимы работы: ввод персональных данных пользователей; тестовый режим и базовые функции. Для обучаемых доступны только первые два режима. Остальные пользователи – прежде всего преподаватели могут использовать некоторые из базовых функций после проверки их полномочий. Контроль работы с системой осуществляет Администратор защиты. Ему приходится также следить за правильным использованием всех режимов и прежде всего определять тип и число базовых функций системы.
Пользователи, которые выполняют функции обучающих – преподаватели, лекторы и ученые получают от Администратора полномочия работать с первыми двумя базовыми функциями: ввод новых тестов и редактирование тестов. Ниже предлагается подход к организации обновления содержания закрытых тестов. На этой основе разработан программный модуль для реализации в обучающих системах, использование которого позволяет преподавателям легко добавлять либо удалять необходимую информацию.